Energiestoffwechsel, der in allen Zellen eines lebenden Organismus stattfindet, nennt man Dissimilation. Es ist eine Reihe von Zersetzungsreaktionen organischer Verbindungen, bei denen eine bestimmte Menge an Energie freigesetzt wird.
Die Dissimilation erfolgt in zwei oder drei Stufen, je nach Art der lebenden Organismen. Bei Aerobiern besteht der Energiestoffwechsel also aus vorbereitenden, sauerstofffreien und sauerstoffh altigen Phasen. Bei Anaerobiern (Organismen, die in einer anoxischen Umgebung funktionieren können) erfordert die Dissimilation nicht den letzten Schritt.
Die Endphase des Energiestoffwechsels bei Aerobiern endet mit vollständiger Oxidation. In diesem Fall erfolgt der Abbau von Glukosemolekülen unter Energiebildung, die teilweise zur Bildung von ATP führt.
Es ist erwähnenswert, dass die ATP-Synthese im Prozess der Phosphorylierung stattfindet, wenn anorganisches Phosphat zu ADP hinzugefügt wird. Gleichzeitig wird Adenosintriphosphorsäure in Mitochondrien unter Beteiligung der ATP-Synthase synthetisiert.
Welche Reaktion tritt auf, wenn diese Energieverbindung gebildet wird?
Adenosindiphosphat und Phosphat verbinden sich zu ATP und einer makroergen Bindung, deren Aufbau etwa 30,6 kJ /mol. Adenosintriphosphat versorgt die Zellen mit Energie, da ein erheblicher Teil davon bei der Hydrolyse genau der makroergen Bindungen von ATP freigesetzt wird.
Die molekulare Maschine, die für die Synthese von ATP verantwortlich ist, ist eine spezifische Synthase. Es besteht aus zwei Teilen. Einer von ihnen befindet sich in der Membran und ist ein Kanal, durch den Protonen in die Mitochondrien gelangen. Dadurch wird Energie freigesetzt, die von einem anderen strukturellen Teil von ATP namens F1 eingefangen wird. Es enthält einen Stator und einen Rotor. Der Stator in der Membran ist fixiert und besteht aus einer Delta-Region sowie Alpha- und Beta-Untereinheiten, die für die chemische Synthese von ATP verantwortlich sind. Der Rotor enthält sowohl Gamma- als auch Epsilon-Untereinheiten. Dieser Teil dreht sich mit der Energie von Protonen. Diese Synthase sorgt für die Synthese von ATP, wenn die Protonen von der äußeren Membran zur Mitte der Mitochondrien gelenkt werden.
Zu beachten ist, dass chemische Reaktionen in der Zelle durch eine räumliche Ordnung gekennzeichnet sind. Die Produkte chemischer Wechselwirkungen von Substanzen werden asymmetrisch verteilt (positiv geladene Ionen gehen in eine Richtung und negativ geladene Teilchen gehen in die andere Richtung), wodurch ein elektrochemisches Potential auf der Membran erzeugt wird. Es besteht aus einer chemischen und einer elektrischen Komponente. Es sollte gesagt werden, dass es dieses Potenzial auf der Oberfläche von Mitochondrien ist, das zur universellen Form der Energiespeicherung wird.
Dieses Muster wurde von dem englischen Wissenschaftler P. Mitchell entdeckt. Er schlug vordass Substanzen nach der Oxidation nicht wie Moleküle aussehen, sondern positiv und negativ geladene Ionen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Mitochondrienmembran befinden. Diese Annahme ermöglichte es, die Art der Bildung makroerger Bindungen zwischen Phosphaten während der Synthese von Adenosintriphosphat aufzuklären und die chemiosmotische Hypothese dieser Reaktion zu formulieren.
